CN104470701B - 图案特征的分析 - Google Patents

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    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/855—Coating only part of a support with a magnetic layer

Abstract

这些实施例公开了用于电子固化反色调处理的方法，包括将抗蚀层沉积到图案化压印的抗蚀剂层上，该图案化压印的抗蚀剂层被制造到硬掩膜层上，该硬掩膜层被沉积到衬底上，在压印图案特征进入硬掩膜并进入衬底的蚀刻过程期间利用电子束剂量来固化抗蚀层以及利用分析过程来量化减少的图案特征布置漂移误差并量化所蚀刻的压印图案特征的增加的图案特征尺寸均匀性。

Description

图案特征的分析
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年7月16日提交的美国临时专利申请S/N.61/672,271的优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。本申请还要求2013年3月13日提交的美国专利申请S/N.13/798,130的优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。
背景技术
压印抗蚀剂主要地被设计成优化其特征填充和释放性质；它们通常不提供足够的机械稳定性和抗蚀性。
附图简述
图1示出了一个实施例的电子固化反色调处理的概览的框图。
图2示出了一个实施例的电子固化反色调处理的概览流程图的框图。
图3示出了一个实施例的电子固化反色调处理的继续的概览流程图的框图。
图4示出了一个实施例的电子固化反色调处理的第二继续的概览流程图的框图。
图5A出于说明性目的仅示出了一个实施例的旋涂抗蚀层的示例。
图5B出于说明性目的仅示出了一个实施例的抗蚀材料的电子束固化的示例。
图6A出于说明性目的仅示出了一个实施例的抗蚀剂层压印图案的示例。
图6B出于说明性目的仅示出了一个实施例的2步反色调蚀刻过程的示例。
图6C出于说明性目的仅示出了一个实施例的经电子束固化的硬掩膜图案化模板的示例。
图7A出于说明性目的仅示出了一个实施例的抗蚀层填充的压印图案特征的示例。
图7B出于说明性目的仅示出了一个实施例的电子束固化的示例。
图8出于说明性目的仅示出了一个实施例的经固化的在结构上转变的抗蚀层材料分子的示例。
图9出于说明性目的仅示出了一个实施例的电子固化反色调处理的矫顽力和信号振幅对磁直径优势的示例。
图10A出于说明性目的仅示出了一个实施例的受控的预定的电压和剂量确定方法的示例。
图10B出于说明性目的仅示出了一个实施例的统计的尺寸和布置分布质量分析的示例。
图11出于说明性目的仅示出了一个实施例的特征尺寸分布的示例。
图12出于说明性目的仅示出了一个实施例的评价反色调电子束固化特征布置的示例。
图13出于说明性目的仅示出了一个实施例的布置分布函数的示例。
图14出于说明性目的仅示出了一个实施例的布置误差网格的示例。
图15出于说明性目的仅示出了一个实施例的布置评价的示例。
图16出于说明性目的仅示出了一个实施例的标绘的布置规律性数的示例。
详细描述
在以下描述中，对附图进行了参考，附图构成了示例的一部分且在其中作为示例示出了可实践本发明的具体示例。要理解，可应用其它实施例并作出结构改变而不会脱离本发明的范围。
概览：
应当注意，接下来的描述，例如，就电子固化反色调处理而言是出于说明性目的而进行描述的并且下面的系统可应用于任意数量和多种类型的反色调处理。
在一实施例中，在包括250Gb/in2、450Gb/in2、500Gb/in2、1Tb/in2、1.5Tb/in2和2Tb/in2到5Tb/in2的各种密度下的BPM图案的制造利用包括湿反色调处理的“反色调”处理，在其中，富硅、抗蚀材料(诸如HSQ)被沉积(包括旋涂)在抗蚀剂图案上并且接着通过多步反应离子蚀刻(RIE)被回蚀以形成原件的负色调复本。
在一些实施例中，增加面密度可导致处理窗口的变窄，回蚀期间的特征机械不稳定性可增加点布置误差(“移动点”问题)、不足的抗蚀性并且在此标度下抗蚀剂材料的非同质性使点尺寸均匀性降低。
图1示出了一个实施例的电子固化反色调处理的概览的框图。图1示出了电子固化反色调处理100，该电子固化反色调处理100以例如将抗蚀层旋涂在衬底的硬掩膜层上所制造的压印的抗蚀剂图案上的过程105开始。
抗蚀层覆盖并填充了压印的抗蚀剂图案的图案特征。受控的电子束剂量被用于利用受控的电子束剂量固化抗蚀层110，该受控的电子束剂量在结构上转变了抗蚀层材料。该固化可在旋涂玻璃(SOG)回蚀之前或之后完成，这两个替代选择导致了结果中不同的特性，但两者均增加了图案质量。当蚀刻硬掩膜材料时，电子束固化结构转变正创建机械稳定性并减少蚀刻区域和图案特征位置的漂移120。利用2步反色调蚀刻过程130，实现了蚀刻该硬掩膜材料。第一预定义的蚀刻执行了电子束固化的抗蚀层的回蚀以暴露压印的抗蚀剂图案。
第二预定义的蚀刻被用于移除压印的抗蚀剂并且将图案蚀刻进硬掩膜层直至衬底140。第二预定义的蚀刻移除了压印的抗蚀剂图案并且形成了原始图案的负色调复本。剩余的电子束固化的抗蚀层可被移除，从而产生了用于复制半导体和包括高密度位元图案化介质(BPM)的堆栈的硬掩膜图案化模板150。电子束固化的抗蚀层的移除包括利用湿化学过程，诸如氢氧化钠(NaOH)。替换地，剩余的HSQ自身被用作掩膜的一部分以用于下面的堆栈或半导体的蚀刻。复制包括高密度位元图案化介质(BPM)的堆栈包括：利用掩膜以通过离子束蚀刻对堆栈的磁性层进行蚀刻。
详细描述：
受控的电子束固化处理：
图2示出了一个实施例的电子固化反色调处理的概览流程图的框图。图2示出了具有沉积在其上的硬掩膜层的衬底200。具有压印图案的抗蚀剂层210被制造在硬掩膜层上，该抗蚀剂层例如通过紫外(UV)压印过程而建立。可利用一处理来对压印的抗蚀剂层清除浮渣220以减少剩余的抗蚀剂层。清除浮渣过程移除了暴露图案特征之间的硬掩膜层的抗蚀剂材料的一部分。替代地，在一个实施例中，压印的抗蚀剂层未被清除浮渣以避免压印图案中的任何潜在的改变。沉积了包括氢硅倍半氧烷(hydrogen silsesquioxane)(HSQ)235的抗蚀层230，包括在压印的抗蚀剂图案上旋涂240。
一种装置被用于利用电子束剂量固化抗蚀层250，该电子束剂量被控制以在抗蚀层中创建机械稳定性252。机械稳定性将减少蚀刻区域和图案特征位置的漂移256。电子束固化剂量被控制至预定的电压和剂量270以实现抗蚀层材料的电子束固化260。图3的预定的电压303可包括以加速电压照射的电子束。加速电压影响电子穿透深度。样品结构部分地被用在包括几百伏特、2kV、3kV、10、20、50和100kV的加速电压的预定的电压的确定过程中。电子束固化可使氢硅倍半氧烷(HSQ)从“笼形”结构变为交联的“网络”结构，收缩了其体积并且可增加其密度，这产生了更高抗蚀性和更佳同质性的HSQ膜。该处理的描述在图3中继续。
第一预定义的蚀刻：
图3示出了一个实施例的电子固化反色调处理的继续的概览流程图的框图。图3示出了从图2继续的描述过程，包括受控的电子束照射300，该受控的电子束照射包括热、离子束、电子束、x射线、光子、紫外(UV)、深紫外(DUV)、真空紫外(VUV)、等离子体、微波或其它类型的照射305。
受控的电子束剂量将预定的电压303用于加速电压。电子束照射300被用于在结构上转变抗蚀层材料310，其减少了体积312、增加了折射率N 314并且增加了致密化316。
在一个实施例中，固化抗蚀层320是在抗蚀层350上执行的。电子束照射步骤是在包括2步的回蚀和蚀刻的反色调处理之前添加的。该固化可增加在2步反色调处理期间的HSQ特征的机械稳定性，从而极大地缓解“移动点”问题。当电子束处理是在HSQ回蚀之前执行时，此处理往往产生具有较大尺寸的特征。
在固化抗蚀层320之后，2步反色调蚀刻过程330被用于蚀刻硬掩膜材料。包括利用四氟化碳(CF4)346的反应离子蚀刻(RIE)342的第一预定义的蚀刻340被用于回蚀经固化的抗蚀层360。此实施例如图4中所描述地继续。
在另一实施例中，在电子束固化过程之前，第一预定义的蚀刻340被用于回蚀未固化的抗蚀层355。图2的电子束固化260被用于固化经回蚀的抗蚀层380中的抗蚀层320。2步反色调蚀刻过程330如图4中所描述地继续。
第二预定义的蚀刻：
图4示出了一个实施例的电子固化反色调处理的第二继续的概览流程图的框图。图4示出了从图3继续的后续处理。处理至此点的电子固化反色调处理100的两个实施例均产生经电子束固化的和经回蚀的抗蚀层400。图3的2步反色调蚀刻过程330继续至包括利用氧气(O2)416的反应离子蚀刻(RIE)412的第二预定义的蚀刻410。
第二预定义的蚀刻410执行硬掩膜层430的蚀刻并且移除压印的抗蚀剂层435。此过程是蚀刻图案直至衬底440。经电子束固化的和经回蚀的抗蚀层减少了图案特征布置漂移误差442并且增加了图案特征尺寸均匀性446。剩余的HSQ自身可被用作掩膜的一部分以用于下面的堆栈或半导体的蚀刻。第二预定义的蚀刻410可替代地由剥离过程跟随以移除经回蚀的抗蚀层450并形成原始图案的负色调复本。
包括碳硬掩膜层以及替代地包括经回蚀的电子束固化的抗蚀层的经蚀刻的硬掩膜创建硬掩膜图案化模板460。在一个实施例中，后续过程包括利用图案化硬掩膜的衬底离子铣削465以用于包括BPM磁性堆栈的衬底的图案化。所得的硬掩膜图案化模板460可被用于高密度(>1Tb/in2)图案化介质的后续复制。利用由电子固化反色调处理100所产生的硬掩膜图案化模板所复制的BPM可具有1.5Tb/in2密度，该密度对应于22.1nm的最小的点到点距离。电子固化反色调处理100增加了>1Tb/in2密度下的所复制的BPM图案的质量，这产生了具有在22.1nm的最小的点到点距离下的明显地增加的点尺寸的阵列。具有减少的图案特征布置漂移误差和增加的图案特征尺寸均匀性的硬掩膜图案化模板460被用于复制半导体470并且被用于复制包括高密度位元图案化介质(BPM)490的堆栈480。电子固化反色调处理100创建了布置精度和尺寸均匀性的优势从而增加了半导体和堆栈的复制质量。
旋涂一抗蚀层：
出于说明性目的，图5A仅示出了一个实施例的旋涂抗蚀层的示例。图5A示出了具有沉积在其上的硬掩膜层510的衬底500。衬底500包括包含位元图案化介质(BPM)的堆栈的磁性层。在硬掩膜层510上的压印的抗蚀剂层520包括利用压印的图案530所创建的一个或多个压印的抗蚀剂图案特征528的阵列。替代地，在一个实施例中，压印的抗蚀剂层未被清除浮渣以避免压印图案中的任何潜在的改变并且抗蚀材料被沉积到抗蚀剂图案上540。抗蚀材料沉积过程包括旋涂。
清除浮渣过程534被用于对压印的抗蚀剂层清除浮渣532。清除浮渣过程534从每一图案特征538移除过量的抗蚀剂材料并且使硬掩膜层510的多个部分暴露。抗蚀材料被沉积到抗蚀剂图案上540。当利用受控的电子束的剂量进行固化时，包括图2的氢硅倍半氧烷(HSQ)235的抗蚀层材料545被用来发展机械稳定性并减少图案特征布置漂移误差以及增加图案特征尺寸均匀性。每一图案特征538由抗蚀层材料545填充并且该抗蚀层材料545覆盖了硬掩膜层510的暴露部分。图5B描述了接下来的其它过程。
电子束固化：
出于说明性目的，图5B仅示出了一个实施例的抗蚀材料的电子束固化的示例。图5B示出了来自图5A的处理的继续。图5B示出了衬底500、硬掩膜层510以及图案特征538的示例。抗蚀材料的电子束固化550是利用受控的电子束剂量555执行的。受控的电子束剂量555投射电子束，该电子束淹没了抗蚀层材料545。受控的电子束剂量555在结构上转变抗蚀层材料545的分子以创建机械稳定性。
图3的2步反色调蚀刻过程330利用图3的第一预定义的蚀刻340，该第一预定义的蚀刻340包括利用CF4的反应离子蚀刻565。利用CF4的反应离子蚀刻565被用于回蚀经电子束固化的抗蚀材料560。图3的第一预定义的蚀刻340产生经回蚀的固化的抗蚀材料575。
包括利用O2的反应离子蚀刻585的图3的2步反色调蚀刻过程330的图4的第二预定义的蚀刻410被用于蚀刻硬掩膜图案580。利用O2的反应离子蚀刻585移除了抗蚀剂材料并蚀刻进硬掩膜层510直至衬底500。压印抗蚀剂不是抗蚀性的并且对于某些处理不能用作好的掩膜。然而，在压印抗蚀剂中压印多个洞比通过压印过程制造抗蚀剂柱更简单。取代直接地将压印的抗蚀剂图案用作蚀刻掩膜的“反色调”处理利用抗蚀性材料(例如HSQ材料)来创建掩膜。经回蚀的固化的抗蚀材料575被用于增加图案特征布置精度和尺寸均匀性。图4的第二预定义的蚀刻410产生图案化硬掩膜层595。利用例如包括NaOH溶液法的湿化学蚀刻移除经蚀刻的抗蚀材料590并且暴露衬底500上的图案化硬掩膜层595。在例如磁性堆栈的IBE之前的例如HSQ的经蚀刻的抗蚀材料590的移除可能往往在IBE期间在最终产品上重新沉积HSQ，留下了不想要的涂层。
替代地，经蚀刻的抗蚀材料590移除过程不被包括，因此剩余的抗蚀材料590(例如HSQ)也被用作掩膜的一部分。包括RIE过程的后续过程被用于将该图案转移到下面的Si衬底中，接着是移除HSQ/碳掩膜堆栈的过程。衬底500上的图案化硬掩膜层595创建了硬掩膜图案化模板598。硬掩膜图案化模板598被用于复制半导体和包括高密度位元图案化介质(BPM)的堆栈。
抗蚀剂层压印图案：
出于说明性目的，图6A仅示出了一个实施例的抗蚀剂层压印图案的示例。图6A示出了衬底500、沉积的硬掩膜层510以及压印的抗蚀剂层520。压印图案530创建了每一压印的抗蚀剂图案特征528。清除浮渣过程534被用于对压印的抗蚀剂层清除浮渣532。清除浮渣过程534从图案特征538移除过量的抗蚀剂并且移除抗蚀剂直至硬掩膜层510。替代地，在一个实施例中，压印的抗蚀剂层未被清除浮渣以避免压印图案中的任何潜在的改变。处理继续，其中抗蚀材料被沉积到抗蚀剂图案上540。抗蚀层材料545覆盖硬掩膜层510的任何暴露的表面并且填充每一图案特征538。持续的过程的描述在图6B中示出。
2步反色调蚀刻过程：
出于说明性目的，图6B仅示出了一个实施例的2步反色调蚀刻过程的示例。图6B示出了从图6A继续的过程。图6B示出了电子固化反色调处理100的另一实施例。衬底500具有沉积的硬掩膜层510，在该层上是未固化的抗蚀材料和经清除浮渣的图案化抗蚀剂。
在此实施例中，图3的2步反色调蚀刻过程330在电子束固化过程之前使用图3的第一预定义的蚀刻340。图3的第一预定义的蚀刻340包括利用CF4的反应离子蚀刻565，该利用CF4的反应离子蚀刻565被用于处理未固化的抗蚀材料的回蚀600。利用CF4的反应离子蚀刻565产生经回蚀的未固化的抗蚀材料620。
受控的电子束剂量555被用于经回蚀的抗蚀材料的电子束固化630。电子束固化过程导致经回蚀的固化的抗蚀材料575。经回蚀的固化的抗蚀材料575有着具有增加的机械稳定性的在结构上转变的分子。后续过程的描述在图6C中示出。
硬掩膜图案化模板：
出于说明性目的，图6C仅示出了一个实施例的经电子束固化的硬掩膜图案化模板的示例。在此实施例中，图3的2步反色调蚀刻过程330包括在电子束固化过程之后利用图4的第二预定义的蚀刻410，该第二预定义的蚀刻410包括利用O2的反应离子蚀刻585。利用O2的反应离子蚀刻585被用于蚀刻硬掩膜图案580直至衬底500。利用O2的反应离子蚀刻585移除压印的抗蚀剂层。利用O2的反应离子蚀刻585产生图案化硬掩膜层595。经蚀刻的抗蚀材料590被用于增加图案特征布置精度和尺寸均匀性。
接着利用O2的反应离子蚀刻585，包括NaOH溶液湿化学蚀刻588的被用于移除经蚀刻的抗蚀材料的替代的剥离过程587移除了经蚀刻的抗蚀材料590。在替代中，剩余的HSQ自身被用作掩膜的一部分以用于下面的堆栈或半导体的蚀刻。衬底500上的图案化硬掩膜层595创建了硬掩膜图案化模板598，该硬掩膜图案化模板598被用于复制图4的半导体470以及用于复制包括图4的高密度位元图案化介质(BPM)490的图4的堆栈480。
抗蚀层填充的压印图案特征：
出于说明性目的，图7A仅示出了一个实施例的抗蚀层填充的压印图案特征的示例。图7A示出了具有沉积在其上的硬掩膜层510的衬底500。具有压印图案210的抗蚀剂层包括多个压印图案特征705，在此示例中，该压印图案特征705是倒立的锥形柱。旋涂在压印的抗蚀剂上的抗蚀层230覆盖抗蚀剂材料。抗蚀层的包括HSQ的抗蚀材料填充一个实施例的每一压印图案特征700。
电子束固化：
出于说明性目的，图7B仅示出了一个实施例的电子束固化的示例。图7B示出了具有沉积在其上的硬掩膜层510的衬底500。压印图案特征705的示例被示为穿透了包括HSQ的抗蚀层230，该压印图案特征705被示为透明的以便于观看。抗蚀材料已填充了每一压印图案特征705，该压印图案特征705将抗蚀材料嵌入在抗蚀剂矩阵中。
受控的电子束发射装置710被用于产生例如溢流(flooding)电子束720进入抗蚀层230中。当溢流电子束720穿透抗蚀材料时，溢流电子束720扩散。受控的电子束发射装置710利用预定的电压和剂量调节所发射的电子束的强度。预定的电压被控制成使得溢流电子束720能够浸透抗蚀层230的体积和深度，从而固化抗蚀材料以在结构上转变抗蚀层230的分子。
使用HSQ的抗蚀层230在包括-1000μ.C/cm2到50,000μC/cm2的固化剂量下被从结构上转变。受HSQ性质中的变化影响的过程包括HSQ柱的倾倒和移动并且强度和附着力可帮助这些柱子忍受包括应力对强度以及材料破坏。分子的结构转变减少了图3的体积312、增加了图3的折射率n 314并且增加了抗蚀层230的图3的致密化316。经转变的经电子束固化的抗蚀层230具有增加的机械稳定性。通过经固化的抗蚀层230的蚀刻产生了减少的图案特征布置漂移误差以及增加的图案特征尺寸均匀性。
电子束固化结构转变：
出于说明性目的，图8仅示出了一个实施例的经固化的在结构上转变的抗蚀层材料分子的示例。图8示出了图5B的受控的电子束剂量555，该受控的电子束剂量555产生被引导至未固化的抗蚀层材料分子810中的电子束固化260。包括HSQ的富硅抗蚀材料的未固化的抗蚀层材料分子具有“笼形”或立方结构。有机抗蚀剂材料在UV压印过程期间已经是交联的。电子束同样对压印抗蚀剂有影响。如果电子束曝光仅在经UV固化的压印抗蚀剂膜上完成，则抗蚀剂首先似乎转变为更为类碳的(具有增加的折射率和减少的厚度)。在非常高的电子束剂量下，抗蚀剂膜开始消失。然而，这些影响不会致使经固化的HSQ 2步反色调处理不能实行。分子在每一拐角处具有硅(Si)原子，这些硅原子是由氧(O)原子链接的。氢(H)原子被附连至添加至分子的体积的每一硅(Si)原子。
每一经固化的在结构上转变的抗蚀层材料分子820具有由原子的重新分配反应造成的交联的“网络”结构。使用例如HSQ的抗蚀层545在例如从1,000μC/cm2到50,000μC/cm2的范围的固化剂量下被从结构上转变。电子束固化结构转变收缩了分子的体积并且增加了其密度，导致增加的抗蚀性。电子束固化增加的抗蚀性创建了机械稳定性，在蚀刻期间该机械稳定性防止了图案特征的位置偏移以及尺寸退化。电子束固化的此优势产生具有明显地增加的布置精度和尺寸均匀性的图案特征阵列的复本，增加了例如半导体和包括以>1Tb/in2密度图案化的BPM的堆栈的复制的质量。
矫顽力和信号振幅对磁直径：
出于说明性目的，图9仅示出了一个实施例的电子固化反色调处理的矫顽力和信号振幅对磁直径优势的示例。图9示出了标绘矫顽力和信号振幅对磁直径900的图表。该图表示出了：随着磁直径[nm]930增加，信号振幅增加910并且矫顽力减少920。电子固化反色调处理100减少了图4的图案特征布置漂移误差442并且增加了图4的图案特征尺寸均匀性446。
电子束固化剂量被控制至电子束的图2的预定的电压和剂量270以基于压印的抗蚀剂材料、抗蚀材料、硬掩膜层和衬底的类型和厚度调节电压和剂量持续时间。减少的图案特征布置漂移误差和增加的图案特征尺寸均匀性使得图案特征的磁直径[nm]930能够被优化，包括最大化的磁直径[nm]930，该最大化的磁直径[nm]930产生利用图4的硬掩膜图案化模板460所蚀刻的衬底磁性特征的最少的矫顽力和最多的信号振幅。图案特征尺寸均匀性使磁点切换场分布变窄了并且图案特征布置精度减少了在信号读回期间的“抖动”。
预定的电压和剂量：
出于说明性目的，图10A仅示出了一个实施例的受控的预定的电压和剂量确定方法的示例。图10A示出了电子束固化260被控制至预定的电压和剂量270。通过评价反色调特征质量确定受控的电压和剂量1000保证了所制造的产品的质量。用于评价反色调特征质量的方法1010被用于预先确定被用在电子束固化260中的电压和剂量。评价方法利用电子束固化260产品结果(例如位元图案化介质(BPM))的分析，其中统计信息可被获得1012。
针对每一统计分析参考组1016执行统计的尺寸和布置分布质量分析1014。统计分析参考组1016包括定向的图案特征和密度1018、使用的硬掩膜和衬底层材料1020以及电子束电压和剂量设置1022。图案特征的尺寸的质量和图案化特征的布置被分析。来自反色调处理的图案化特征尺寸和布置误差可被分开1024。统计的尺寸和布置分布分析1014被规划成评价解耦的尺寸和布置1026。一个评价是反色调特征尺寸分析1030，该反色调特征尺寸分析1030在图10B中被进一步描述。另一评价是反色调特征布置分析算法1050，该反色调特征布置分析算法1050在一个实施例的图10B中被进一步描述。
尺寸和布置分布分析：
出于说明性目的，图10B仅示出了一个实施例的统计的尺寸和布置分布质量分析的示例。图10B示出了图10A的统计的尺寸和布置分布质量分析1014的描述的继续。图10A的反色调特征尺寸分析1030包括平均二进制(MB)尺寸分布函数1032。分布函数MB的计算1034被用在尺寸评价1040中。尺寸评价1040被用在针对用在抗蚀材料上的图10A的电子束电压和剂量设置1022所实现的图10A的定向的图案特征和密度1018的质量的评估中。
图10B示出了图10A的反色调特征布置分析算法1050的描述，该反色调特征布置分析算法1050发展了描述布置误差的一个数1052。利用平均概率(mp)分布函数1054达到描述布置误差的这一个数1052。分布函数mp的计算1056被规划，其中随机域模板可被使用1062而无需预先确定网格1060。分布函数mp的计算1056的结果量化由单个参数描述的特征布置规律性1064。由单个参数描述的特征布置规律性1064被用在布置评价1070中以评估针对用在抗蚀材料上的图10A的电子束电压和剂量设置1022所达到的图10A的定向的图案特征和密度1018的质量。尺寸评价1030和布置评价1070的联合的结果被用于确定一个实施例的导致定向的反色调特征质量的电压和剂量1080。
特征尺寸分布：
出于说明性目的，图11仅示出了一个实施例的特征尺寸分布的示例。图11示出了反色调特征尺寸分析1030，该反色调特征尺寸分析利用使用一个实施例的扫描电子显微镜(SEM)所获得的每一统计分析参考组1100电子束固化过程结果的样品图像。
收集在直方图1110中的数据是特征(例如点)的原始SEM图像中的所有像素的亮度的分析。直方图1110分布(水平轴)是从0到255以对应于例如256级亮度的灰阶。直方图1110分布(水平轴)被用于设置亮度“阈值”以将原始灰阶(0-255)变成二进制图像(0和1)，该二进制图像(0和1)被用于确定尺寸(亮度)阈值1120。阈值1120被用作过滤器以从SEM 1105创建二进制1130特征尺寸数据。二进制1130被用于创建MB 1140，该MB 1140为SEM 1105的二进制表示。MB 1140是通过几个图像处理操作以使得尺寸计算更稳定的二进制1130的经过滤的和“经平滑化的”版本。在二进制1130中，在大的点附近存在较小的点，这些小的点可能被计算机解释为个体的点，这就是为什么应用过滤以“平滑化”二进制1130图像。MB 1140数据被示为尺寸分布1150，该尺寸分布1150被与定向的尺寸质量1160进行比较作为一个实施例的尺寸评价的基础。
特征布置评价：
出于说明性目的，图12仅示出了一个实施例的评价反色调电子束固化特征布置的示例。特征的布置可影响例如在例如BPM中的特征的最终的读/写运行质量。图12示出了在图10A的反色调特征布置分析算法1050中的用在分析特征布置1210中的算法步骤11200。MB 1140被用于创建M 1230，其中M是与图像MB相同的尺寸1240。M 1230包括点，其中这些点表示(xi,yi)并且(xi,yi)是特征的中心，i＝1,2,...,N 1250。M 1230的分析包括：M(x,y)＝1，若(x,y)＝(xi,yi),i＝1,2,...N；以及0，其它各处1260。评价的附加描述在一个实施例的图13中跟进。
布置分布函数：
出于说明性目的，图13仅示出了一个实施例的布置分布函数的示例。图13示出了来自图12的过程的继续。算法步骤31300被用于执行分布函数1310。M 1230具有窗口mi 1325，该窗口1325示出了被用在此分布函数1310中的随机域区域。mi 1325的放大在mi特征布置1330中示出。被包括在mi特征布置1330中的是(xi,yi)1335，(xi,yi)1335等于mi 1325中心点坐标。坐标点的收集在mp布置数据1340中示出。计算分布函数mp 1350，其中mp类似于波函数Ψ(x,y)(在量子力学中)1352。mp值是对于图10A的定向的图案特征和密度1018发现相邻特征的概率1354。分布函数：包括N的值：特征的总数量1362并且其中以(xi,yi)为中心1364。布置分布过程继续并且在一个实施例的图14中被进一步描述。
布置误差网格：
出于说明性目的，图14仅示出了一个实施例的布置误差网格的示例。图14示出了来自图13的布置误差确定的继续。图14包括被用于创建布置误差网格1410的算法步骤41400。图10B的随机域模板可被使用1062，其中图10B的无需预先确定网格1060。峰位置确定网格1420增量并且峰宽被用于确定布置误差1430。网格1470包括“像素”的x-y坐标，x-y平面中的小方格对应于原始图像中的像素。网格1470包括垂直的z坐标，这些z坐标是对应于在特定像素位置处发现多少相邻点的“计数”。x、y和z坐标被用于创建mp 1440。mp 1440数据被用于从mp转换至布置误差1450，量化作为一个数。布置误差修正网格1460示出了网格1470的三维(3D)表示。附加的步骤在一个实施例的图15中被描述。
布置评价：
出于说明性目的，图15仅示出了一个实施例的布置评价的示例。图15示出了来自图14的继续的过程，其包括算法步骤5 1500。算法步骤5 1500被用于随机域模板的图像的布置评价1505。在此示例中，这些图像包括SEM 11510、SEM 2 1520、SEM 3 1530、SEM 4 1540、SEM 5 1550和SEM 6 1560。对应于这些图像的是mp 1 1515、mp 2 1525、mp 3 1535、mp 4 1545、mp 5 1555和mp 6 1565。mp网格示出了布置如何可随不同的电子束固化电压和剂量设置而变化。所执行的评价被用于确定哪些设置产生定向的结果。进一步的评价在一个实施例的图16中被描述。
标绘的布置规律性数：
出于说明性目的，图16仅示出了一个实施例的标绘的布置规律性数的示例。图16示出了来自图15的过程的继续，其包括算法步骤61600。算法步骤61600被用于确定每一计算出的特征布置误差1610。计算出的特征布置误差1610被用于确定发现相邻特征的概率1620。计算出的特征布置误差标绘1630基于P_误差(nm)为每一图像绘制特征布置误差的图表。P_误差(nm)为描述布置规律性的一个数1660。对于图像1-6的每一标绘的布置规律性数1670可创建弯曲的输出。当特征变成不规则地放置时，P_误差单调地弯曲1640。此结果被用于与定向的布置质量1650进行比较以用于图10B的布置评价1070。
前述内容已描述了本发明的原理、实施例和工作模式。然而，本发明不应被解释为限于所讨论的特定实施例。以上所描述的实施例应当被看作说明性的而非限制性的，并且应当理解本领域技术人员在不背离由下述权利要求所限定的本发明的范围的情况下可以对这些实施例进行变动。
优选包括本文中所描述的所有元素、部件和步骤。应当理解，这些元素、部件和步骤中的任何一个可由其它元素、部件和步骤替代或完全删除，如对本领域技术人员而言显而易见的那样。
概念
本文至少公开了以下概念：
概念1.一种用于电子固化反色调处理的方法，包括：
将抗蚀层沉积到图案化压印的抗蚀剂层上，该图案化压印的抗蚀剂层被制造到硬掩膜层上，该硬掩膜层被沉积到衬底上；
利用电子束剂量固化抗蚀层以增加在压印图案特征进入硬掩膜并进入衬底的蚀刻过程期间的机械稳定性；以及
利用分析过程来量化减少的图案特征布置漂移误差以及利用电子束剂量固化的抗蚀层所蚀刻的压印图案特征的增加的图案特征尺寸均匀性。
概念2.概念1的方法，其中抗蚀层的沉积包括氢硅倍半氧烷(HSQ)并且被配置成包括包含旋涂的沉积过程。
概念3.概念1的方法，其中电子束固化被配置成通过分子地转变包括氢硅倍半氧烷(HSQ)的抗蚀层材料(包括材料致密化和其体积的减少和其折射率n的增加)来增加机械稳定性以减少图案特征布置漂移误差并增加图案特征尺寸均匀性。
概念4.如概念1或3所述的方法，其中固化包括利用包括热、离子束、电子束、x射线、光子、UV、DUV、VUV、等离子体、微波的照射或其它类型的照射，所述照射被控制至利用分析过程以分析尺寸和布置分布所确定的预定的能量和剂量。
概念5.概念1的方法，其中利用包括包含利用氧气(O2)的反应离子蚀刻(RIE)的蚀刻过程来图案化硬掩膜层。
概念6.概念1的方法，其中利用2步反色调蚀刻过程来蚀刻一图案直至衬底包括包含利用四氟化碳(CF4)的反应离子蚀刻(RIE)以及包含利用氧气(O2)的反应离子蚀刻(RIE)。
概念7.概念1的方法，其中经固化的抗蚀层和压印的抗蚀剂层的回蚀包括利用包含利用四氟化碳(CF4)的反应离子蚀刻(RIE)。
概念8.如概念1或4所述的方法，其中电子固化电子束剂量是在第一反应离子蚀刻(RIE)之前被执行以及可替代地在第一反应离子蚀刻(RIE)之后并且在第二反应离子蚀刻(RIE)之前被执行。
概念9.概念1的方法，其中电子固化反色调处理可在复制半导体和包括位元图案化介质的堆栈的过程中减少图案特征布置漂移误差并增加图案特征尺寸均匀性。
概念10.一种设备，包括：
用于利用电子束剂量以固化抗蚀层的装置，该抗蚀层被沉积到图案压印的抗蚀剂层上，该图案压印的抗蚀剂层被沉积到具有沉积在其上的硬掩膜层的衬底上；
用于利用2步反色调蚀刻过程以蚀刻经电子束固化的图案压印的抗蚀剂层特征进入硬掩膜和衬底的装置；以及
用于利用分析过程以分析经蚀刻的经电子束固化的压印的抗蚀剂层图案特征的布置漂移误差和图案特征尺寸均匀性的分布的装置。
概念11.10的设备，进一步包括用于控制利用预定的电压和剂量的照射的电子束剂量固化的装置，所述照射包括热、离子束、电子束、x射线、光子、UV、DUV、VUV、等离子体、微波或其它类型的照射，所述预定的电压和剂量的照射是利用统计的尺寸和布置分布质量分析所确定的。
概念12.如概念10或11所述的设备，进一步包括用于在结构上改变性质并且转变包括氢硅倍半氧烷(HSQ)的抗蚀层材料的装置，所述转变包括材料致密化、其体积的减少以及其折射率n的增加。
概念13.10的设备，进一步包括用于利用2步反色调蚀刻过程蚀刻硬掩膜和衬底的装置，该2步反色调蚀刻过程包括利用反应离子蚀刻(RIE)，该反应离子蚀刻(RIE)包括利用四氟化碳(CF4)的第一反应离子蚀刻(RIE)以及利用氧气(O2)的第二反应离子蚀刻(RIE)。
概念14.如概念10-12所述的设备，进一步包括用于利用电子束剂量以固化抗蚀层的装置，所述利用电子束剂量以固化抗蚀层包括在分子水平上改变抗蚀层材料，所述在分子水平上改变抗蚀层材料包括引起原子的重新分配反应以创建交联的“网络”结构。
概念15.一种电子束固化过程，包括：
利用多剂量的电子束以固化被沉积到图案压印的抗蚀剂层上的抗蚀材料以创建机械稳定性；
采用包括利用蚀刻过程的2步反色调蚀刻过程以蚀刻经电子束固化的机械地稳定的压印的抗蚀剂层图案化特征进入硬掩膜层并进入衬底；以及
利用分析过程以预先确定电子束固化剂量。
概念16.概念15的电子束固化过程，其中电子束固化被控制成基于压印的抗蚀剂材料、抗蚀材料、硬掩膜层和衬底的类型和厚度以及分析过程结果来调节电压和剂量。
概念17.如前述概念中的任何一个中的电子束固化过程，其中固化包括以预定的能量和剂量使用的包含热、离子束、电子束、x射线、光子、UV、DUV、VUV、等离子体、微波的照射或其它类型的照射，该预定的能量和剂量是利用统计的尺寸和布置分布质量分析进行确定的。
概念18.如前述概念中的任何一个中的电子束固化过程，其中抗蚀材料的电子束固化创建了机械稳定性以减少图案特征布置漂移误差并增加图案特征尺寸均匀性。
概念19.如前述概念中的任何一个中的电子束固化过程，其中电子束固化被配置成在结构上改变性质并且转变包括氢硅倍半氧烷(HSQ)的用于抗蚀层的材料，这种转变包括材料致密化、其体积的减少以及其折射率n的增加。
概念20.概念15的电子束固化过程，其中利用2步反色调蚀刻过程的硬掩膜图案化模板包括利用包含利用四氟化碳(CF4)的反应离子蚀刻(RIE)的第一蚀刻以及利用包含利用氧气(O2)的反应离子蚀刻(RIE)的第二蚀刻。

Claims (20)

1.一种用于处理图案特征的方法，包括：
在压印的抗蚀剂上沉积旋涂玻璃成分；
固化所述旋涂玻璃成分以形成经固化的旋涂玻璃成分；以及
通过蚀刻所述经固化的旋涂玻璃成分、所述抗蚀剂以及下面的掩膜成分来形成图案化掩膜，
其中所述图案化掩膜包括在所述掩膜成分顶上的所述经固化的旋涂玻璃成分的特征，并且
其中固化所述旋涂玻璃成分被配置成防止在形成所述图案化掩膜时所述旋涂玻璃成分从所述掩膜成分顶上移动或倾倒。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
固化所述旋涂玻璃成分包括利用2-keV电子束照射所述旋涂玻璃成分。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
固化所述旋涂玻璃成分包括利用大约1000-50,000μC/cm2的固化剂量下的电子束照射所述旋涂玻璃成分。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述旋涂玻璃成分包括氢硅倍半氧烷，并且
固化所述旋涂玻璃成分增加了所述旋涂玻璃成分在所述掩膜成分上的粘附，藉此配置成防止所述旋涂玻璃成分从所述掩膜成分顶上移动或倾倒。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述旋涂玻璃成分包括氢硅倍半氧烷，并且
固化所述旋涂玻璃成分影响所述氢硅倍半氧烷的笼形到网络结构转变，藉此增加所述旋涂玻璃成分的密度和抗蚀性。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述旋涂玻璃成分包括氢硅倍半氧烷，
所述抗蚀剂包括经UV固化的有机抗蚀剂，并且
所述掩膜成分包括碳。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在固化所述旋涂玻璃成分之前回蚀所述旋涂玻璃成分，
其中回蚀所述旋涂玻璃成分包括利用CF4的反应离子蚀刻。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
通过蚀刻形成所述图案化掩膜包括通过利用O2的反应离子蚀刻来形成所述图案化掩膜。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在形成所述图案化掩膜之前回蚀所述经固化的旋涂玻璃成分，
其中回蚀所述旋涂玻璃成分包括利用CF4的反应离子蚀刻。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述图案化掩膜包括多于每平方英寸1x 1012个特征。
11.一种用于处理图案特征的方法，包括：
在压印的抗蚀剂上沉积旋涂玻璃成分；
回蚀所述旋涂玻璃成分；
固化所述旋涂玻璃成分以形成经固化的旋涂玻璃成分；以及
通过蚀刻所述经固化的旋涂玻璃成分、所述抗蚀剂以及下面的掩膜成分来形成图案化掩膜，
其中所述图案化掩膜包括在所述掩膜成分顶上的所述经固化的旋涂玻璃成分的特征。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
相比在固化所述旋涂玻璃成分之后回蚀所述经固化的旋涂玻璃成分，在固化所述旋涂玻璃成分之前回蚀所述旋涂玻璃成分提供所述图案化掩膜中的较小尺寸的特征。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，
回蚀所述旋涂玻璃成分包括利用CF4的反应离子蚀刻，并且
通过蚀刻形成所述图案化掩膜包括通过利用O2的反应离子蚀刻来形成所述图案化掩膜。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述旋涂玻璃成分包括氢硅倍半氧烷，并且
固化所述旋涂玻璃成分增加了所述旋涂玻璃成分在所述掩膜成分上的粘附，藉此配置所述旋涂玻璃成分以防止所述旋涂玻璃成分从所述掩膜成分顶上移动或倾倒。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，
固化所述旋涂玻璃成分包括利用约2-keV电子束照射所述旋涂玻璃成分。
16.一种用于处理图案特征的方法，包括：
在压印的抗蚀剂上沉积旋涂玻璃成分；
固化所述旋涂玻璃成分以形成经固化的旋涂玻璃成分；
回蚀所述旋涂玻璃成分；以及
通过蚀刻所述经固化的旋涂玻璃成分、所述抗蚀剂以及下面的掩膜成分来形成图案化掩膜，
其中所述图案化掩膜包括在所述掩膜成分顶上的所述经固化的旋涂玻璃成分的特征，并且
其中固化所述旋涂玻璃成分被配置成大幅度防止在形成所述图案化掩膜时所述旋涂玻璃成分从所述掩膜成分顶上移动或倾倒。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，
相比在固化所述旋涂玻璃成分之前回蚀所述旋涂玻璃成分，在固化所述旋涂玻璃成分之后回蚀所述经固化的旋涂玻璃成分提供所述图案化掩膜中的较大尺寸的特征。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，
回蚀所述经固化的旋涂玻璃成分包括利用CF4的反应离子蚀刻，并且
通过蚀刻形成所述图案化掩膜包括通过利用O2的反应离子蚀刻来形成所述图案化掩膜。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，
所述旋涂玻璃成分包括氢硅倍半氧烷，并且
固化所述旋涂玻璃成分增加了所述旋涂玻璃成分在所述掩膜成分上的粘附，藉此配置成防止所述旋涂玻璃成分从所述掩膜成分顶上移动或倾倒。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，
固化所述旋涂玻璃成分包括利用大约2000μC/cm2的固化剂量下的电子束照射所述旋涂玻璃成分。
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